作者:马超 陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2020/1/10 21:03:48
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执“手”梦圆“催化”情
——记国家自然科学奖一等奖周其林团队

 

1月10日,在2019年度国家科学技术奖励大会上,当南开大学化学学院教授、中国科学院院士周其林凭借“高效手性螺环催化剂的发现”项目,代表团队接过2019年国家自然科学奖一等奖的证书时,人民大会堂里响起了热烈的掌声。
 
无论对于周其林本人还是中国科技界来说,这阵掌声都是弥足珍贵的。要知道,作为中国自然科学领域的最高奖项,国家自然科学奖一等奖由于评选的严格性,在历史上曾多次空缺。
 
螺环:优势手性催化剂骨架
 
“这项工作意义,在于发现了一类非常高效的催化剂,用来合成手性分子,制造手性药物。这就使得很多过去不能够合成的分子,现在能够合成了;过去很多的药物合成起来非常困难,现在合成这些药物非常方便。”周其林这样描述团队此次的获奖项目。
 
周其林口中的“手性”,指是一种物体与其镜像不能重叠的现象,如同人的左右手。在自然界,从分子、原子等微观粒子到宏观物质世界,手性现象普遍存在。
 
用于治疗的药物中也有许多是手性药物,这种药物的不同对映异构体(即互为镜象但不能重合的立体异构体),在生理过程中会显示出不同的药效。但在一般化学合成中,手性分子的这两种对映异构体出现的比例是相等的,这就导致医药公司每生产一公斤药物,还要费尽周折,把另一半分离出来。于是,精准高效地创造“需要”的手性分子,同时减少“不需要”的对映异构体产生,就成为了科学家的梦想和追求。
 
“不对称催化”由此诞生,并成为了创造手性分子最有效的方法,而周其林团队的主要工作,就是寻找或者设计一种更高效的手性催化剂。
 
经过20年的持续努力,周其林团队发展出一类全新的手性螺环催化剂骨架。基于这类骨架,他们设计合成了一系列手性螺环催化剂。这些催化剂在许多不对称反应中,都表现出很高的催化活性和优异的对映选择性,特别是在酮的不对称催化反应中,他们研发的手性螺环铱催化剂的转化数达到了450万,成为迄今为止最高效的手性分子催化剂。
 
“手性螺环催化剂带动了手性催化剂的发展,在科学上是有引领性的。”作为该项目参评国家自然科学一等奖的推荐人,中国科学院院士、上海交通大学常务副校长丁奎岭不吝于对该科研成果的赞赏,他表示,手性螺环催化剂的发现和创造,不仅在科学上带来突破,同时也带来了催化剂的卓越性能,继而产生了推动药物生产等一系列价值,具有“变革性”。
 
心声:最好的“成果”是学生
 
“原创”和“严谨”是丁奎岭眼中,周其林对于学术的态度。“2001年,已经有科学家在不对称催化领域获得了诺贝尔奖,要在这种高度上形成原始创新性突破,是很有难度的;国际上有那么多科学家进行相关的研究,如果不够严谨的话,就可能会受到同行的质疑。”丁奎岭说。
 
周其林的严谨,渗透进了他工作中的每个细节。
 
“每天早晨8点前准时到实验室,晚上八九点钟才离开,离开前和实验室的同学一一交流,一周6个工作日……”说起周其林的作息和工作安排,课题组成员王立新直言“如同化学反应一样严谨”,特别是课题组每个周六下午的“组会”,20年来更是“雷打不动”,很少会因为其他事情而将其取消,有时候周其林一下飞机,就拎着行李箱赶回实验室参加组会。
 
20年来,周其林获得过很多有分量的大奖:首届中国化学会手性化学奖、全国教书育人楷模、未来科学大奖……然而走进周其林的办公室,会发现在最显著的位置摆放的是历年学生的实验记录。这从侧面反映了科学研究在他心目中的地位。
 
在周其林看来,作为一名教师,“培养人才”是第一重要的事情,做科研在某种意义上讲也是教育,是培养创新型人才。如今,他已培养了70余名优秀博士和硕士,其中大多成为了所在机构科学研究和技术开发的骨干。
 
“我最好的科研成果,实际上是我培养的学生。”在课题组成立20周年之际,学生们纷纷归来参加这次特殊的“组会”,望着济济一堂的爱徒们,周其林不由地道出心声。
 
转型:挑战其他新领域
 
手性螺环催化剂的成功研发,无疑是周其林科研生涯的一座“丰碑”。然而谈及今后的科研方向,周其林却表示,手性螺环催化剂还会发展,但不再是课题组今后的主要科研攻关方向。
 
这一决定让很多人都觉得惊讶,但团队成员却很理解周其林的想法。
 
“周老师的手性螺环催化剂是‘从0到1’的工作,他开拓了不对称催化新领域,其原始创新的工作已经基本结束。至于如何将这一研究成果应用于相关领域,自然会有应用型科学家跟进。”受访中,课题组成员、南开大学化学学院院长朱守非如此表示。
 
从2000年读研开始,朱守非便进入了周其林课题组。但直到成为一名老师,他才觉得自己对于导师的很多良苦用心,有了些许的理解。“刚进课题组时,我发现周老师的文章数量并不多。在同行文章不断的情况下,他的压力应是挺大的,但他从不把压力传导给学生,甚至还给学生们开出更高的‘科研津贴’,以便让大家从容做自己喜欢的研究。”
 
“能够守住原则、把握节奏,为我们后学之人树立了榜样。”朱守非说。
 
面对周其林提出的“转型”决定,课题组成员也已经有了很好的研究方向,比如朱守非正在致力于丰产金属催化剂的研究,另一位团队成员谢建华开始了复杂天然产物的不对称催化全合成研究,周其林本人则着眼于二氧化碳和生物质的转化。“我经常想,未来当石油、天然气等化石资源枯竭后,什么原料可以用来合成人类文明所依赖的材料?作为肩负‘创造新物质’责任的化学家,必须着眼未来。”周其林说。
 

 

 
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